热电制冷设备主要由热电堆、导热的电绝缘层、冷板和散热器组成，见图8一10.其电路组成如图8-11所示。
由于一对基本电偶的制冷量很小，实际使用时为了满足指定的冷量要求，需要将许多电偶连接成电堆。连接时，必须将所有的冷结点放在一侧，所有的热结点放在另一侧。电偶可以串连，也可以并联。电偶臂之间的缝隙用绝缘树脂注塑充填或用合成树脂泡沫材料充填，使整个热电堆形成一个刚性整体。
冷板起导出冷量的作用。冷板应与被冷却物体保持特良好的热接触。在某些情况下，也可以不用冷板，让冷端直接接触被冷却对象。这时，接触面应具有良好的导热性和电绝缘性。
散热器起热端散热的作用。按冷却条件可以做成不同形式。采用水冷却时，将散热器作成水箱，用冷却水带走热量。采用空气冷却时，散热器可从做成带有翅的表面，翅型有片状和针状。如果制冷设备的功案不大，还可以直接用被冷却件的机壳散热，不必另设热端散热器。
如果制冷设备是瞬时或者间歇工作的，可以用某些低熔点的盐类散热，也可以利用某种液体的汽化来散热。由于盐类熔化或者液体汽化时潜热大、温度不变，提供了定温吸热的条件，而且散热强度高。
为了使同一侧结点的热量都能汇集到金属板（冷板或散热器）上，而又保证各电偶元件之间能够有相互的电隔离性，在电堆冷端与冷板之间、电堆热端与散热器之间用一层能导热却不能导电的物质隔开，该隔层即导热的电绝缘层。云母片、涂漆层或不导电的金属氧化物膜片都可以作为导热的电绝缘层材料。该层的厚度越小越好，因为它夹在电堆结点与热交换器之间，将产生附加热阻和附加温度差。通常每层引起的附加温差都在2K以上。
